水电局高速铁路讲座(填料与压实)

中国水电七局高速铁路培训班路基专题讲座主讲人∶罗强教授Tel:13018277265,028-87602708e-mail:[e-mail]2008年1月16~17日成都路基填筑主要技术标准与实施要点路基填筑主要技术标准与实施要点桥梁路基隧道轨道结构地基路基结构的最大特点：土既是结构地基，又是结构材料结构地基结构材料结构地基结构介质土路基填筑主要技术标准与实施要点路基结构路基填料路基压实填料选择分类分组设计技术检测技术路基填筑主要技术标准与实施要点1.路基填料分类与分组1.1路基填料的分类与分组现状1.2完善路基填料分类与分组的建议1.3关于粗颗粒土粒径级配标准的讨论2.路基压实与压实标准2.1铁路路基压实及压实标准的发展2.2公路路基压实及压实标准的变化2.3国外高速铁路路基压实及压实标准的情况2.4高速铁路路基压实及压实标准的思考1.1分类与分组现状为什么要进行土的工程分类土在工程建设中的作用：建筑物地基，构筑物填料。前者是保持天然结构状态的土，后者是经由人工扰动或配制的土。对不同工程用途的土，选取影响显著的指标，按其差异划分成类或组，给予合适的定名，可从土类和土名中初步了解其主要的工程特性。当用作地基土时，可结合其它指标确定地基土的承载力，初步估计建筑物的沉降；当用于路基填料时，可初步评估填料的压实强度、透水性和稳定性，合理地选择施工方案。1.1分类与分组现状由于历史和专业的原因，我国铁路系统长期存在两种“土的工程分类”，即：•铁路路基设计规范中的“填料分类”•铁路工程地质技术规范中的“岩土分类”•两种分类方法服务于不同的工程目的，针对的是两种不同状态的土。1.1分类与分组现状“铁路工程岩土分类”的服务对象主要是自然界中保持天然结构状态的地基土，它的土性决定于土的地质成因、矿物成分、粒径组成和水的含量，将它们按一定的规律划分成类或组，其主要目的是确定地基土的承载力，初步估算构筑物的沉降，如：①用孔隙比和含水量等指标确定地基承载力；②用含水量确定淤泥质土地基承载力；③进行相关原位试验确定地基承载力。1.1分类与分组现状“路基工程填料分类”是针对天然结构已被破坏的扰动土，将其按粒径组成、按细粒含量和级配情况等划分成类和组，用以估算填料压实后的强度、可压实性和渗透性、冻胀性等。1.1分类与分组现状在土的粒组划分标准方面•两种分类方法在粒粒径划分和名称方面基本一致，只是在碎石和砾石的粒组界限不同，如表2-1所列。•一般认为，碎石的粒径从200mm到20mm范围太大，按200mm到60mm划分更合理，也与国内外大多数相关规范的粒组划分标准一致，如表2-4所列。1.1分类与分组现状表2-1“岩土分类”和“填料分类”粒组划分对比“岩土分类”粒组划分“填料分类”粒组划分名称粒径d（mm）名称粒径d（mm）大d＞800中400＜d≤800漂石（浑圆、圆棱）或块石（尖棱）小200＜d≤400块石（漂石）d＞200大60＜d≤200巨粒碎石（卵石）60＜d≤200中40＜d≤60卵石（浑圆、圆棱）或碎石（尖棱）小20＜d≤40粗20＜d≤60大10＜d≤20中5＜d≤10圆砾（浑圆、圆棱）或角砾小2＜d≤5砾细2＜d≤20粗0.5＜d≤2粗0.5＜d≤2中0.25＜d≤0.5中0.25＜d≤0.5砂粒细0.075＜d≤0.25粗粒砂细0.075＜d≤0.25粉粒0.005＜d≤0.075粉粒0.005＜d≤0.075黏粒d≤0.005细粒黏粒d≤0.005分类与分组现状表2-4国内外有关规范的粒组界限（mm）粒组规范块石漂石碎石卵石砾石砂粒粉粒黏粒铁道部TB10077-20012002020.0750.005铁道部TB10001-20052006020.0750.005水利部SL237-19992006020.0740.002交通部JTJ051-932006020.0740.002建设部GB50007-20022002020.0750.005中国国标GBJ145-902006020.0750.005AASHTO（78）7520.0530.002ASTM（69）754.750.0740.005美国ASTM（D2487-2000）300754.750.075JUSCS-733007520.0740.005JISA793007520.0740.002日本土工结构标准7520.0750.005LR196763.52.40.0740.002英国BSCS19812006020.060.002印度IS-1498-596020.060.002瑞士SNV-67005-596020.060.002德国DIN19702006020.0630.002德国DIN-18196-19702006320.060.002法国LCPC19656020.080.002前苏联2004020.050.001波兰4020.051.1分类与分组现状在土的工程分类标准方面•《铁路工程岩土分类标准》是将试样按粒组由大至小进行重量累积，当累积到某一粒组、其重量超过总重量的50%或自定的某一界限时，就以该粒组定名，即所谓的“粒径累积法”。•进行重量累积定名后，将土按2mm、0.075mm界限分成碎石类土、砂类土和黏性土三大类。•砂类土和黏性土之间的过渡部分则定为粉质土。•碎石类土按粒径大小和形状细分成6种，砂类土按粒径大小细分为5种，黏性土按塑性指数IP分为2种，如表2-2和表2-3所列。1.1分类与分组现状表2-2“岩土分类”“岩土分类”类别名称说明块石土粒径大于200mm的颗粒超过总质量的50%(尖棱状为主)漂石土粒径大于200mm的颗粒超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主)碎石土粒径大于20mm的颗粒超过总质量的50%(尖棱状为主)卵石土粒径大于20mm的颗粒超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主)角砾土粒径大于2mm的颗粒超过总质量的50%(尖棱状为主)碎石类圆砾土粒径大于2mm的颗粒超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主)砾砂粒径大于2mm颗粒的质量占总质量的25%-50%粗砂粒径大于0.5mm颗粒的质量超过总质量的50%中砂粒径大于0.25mm颗粒的质量超过总质量的50%细砂粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的85%砂类粉砂粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%粉土IP＜10，且粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过总质量的50%。粉质黏土10＜IP≤17全部土为总质量黏土黏土IP＞171.1分类与分组现状•用“粒径累积法”进行土的工程分类，简单易行，但分类指标单一，不能很好地反映土性。•对粗粒土分类时,只按大于某一重量的粒组大小定名，不能考虑土中其它粒径成分。•对于细粒土来说，只用塑性指数单一指标定名，没有考虑液限高低对土性的影响，而高液限土的强度低、压缩性大、水稳定性差，容易引起路基的各类病害。1.1分类与分组现状在土的工程分类标准方面•《铁路路基设计规范》的分类依据是除考虑土中的颗粒粒径大小和塑性指标外，在粗粒土定名时考虑了土中的细颗粒含量和粗颗粒级配等情况，在给细粒土定名时考虑了土中粗颗粒含量和细颗粒塑性指标，如表2-5和表2-6所列。•这样分类后能较清楚地了解每一种土的颗粒组成和土性，并对土的抗剪性、压缩性、可压实性、渗透性、抗冻性等进行初步评价，有利于对路基填料的正确选用。1.1分类与分组现状表2-5“填料分类”定名分组表(巨粒土)一级定名二级定名类别名称说明细粒含量颗粒级配名称符号填料分组硬块石粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（不易分化，尖棱状为主）——硬块石BhA不易风的软块石BsbB易风化的软块石BscC软块石粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（易风化，尖棱状为主）——风化的块石BsdD良好级配好的漂石BWA＜5不良级配不好的漂石BPB良好级配好含土漂石BW-SIA5～15%不良级配不好的含土漂石BP-SIB块石类漂石土粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（浑圆或圆棱状为主）＞15%—土质漂石BSIB、C良好级配好的卵石CgWA＜5不良级配不好的卵石CgPB良好级配好的含土卵石CgW-SIA5～15%不良级配不好的含土卵石CgP-SIB卵石土粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%（浑圆或圆棱状为主）＞15%—土质卵石CgSIB、C良好级配好的碎石CcWA＜5不良级配不好的碎石CcPB良好级配好的含土碎石CcW-SIA5～15%不良级配不好的含土碎石CcP-SIB巨粒土碎石类碎石土粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%（尖棱状为主）＞15%—土质碎石CcSIB、C分类与分组现状表2-5“填料分类”定名分组表(粗粒土)一级定名二级定名类别名称说明细粒含量颗粒级配名称符号填料分组良好级配好的粗砾GCWA＜5不良级配不好的粗砾GCPB良好级配好的含土粗砾GCW-SIA5～15%不良级配不好的含土粗砾GCP-SIB粗砾土粒径大于20mm颗粒的质量超过总质量的50%（粗圆砾土以浑圆或圆棱状为主，粗角砾土以尖棱状为主）＞15%—土质粗砾GCSIB、C良好级配好的细砾GFWA＜5不良级配不好的细砾GFPB良好级配好的含土细砾GFW-SIA5～15%不良级配不好的含土细砾GFP-SIB砾石类细砾土粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%（细圆砾土以浑圆或圆棱状为主，细角砾土以尖棱状为主）＞15%—土质细砾GFSIB、C良好级配好的砾砂SGWA＜5不良级配不好的砾砂SGWB良好级配好的含土砾砂SGW-SIA5～15%不良级配不好的含土砾砂SGW-SIB砾砂粒径大于2mm颗粒的质量占总质量的25%-50%＞15%—土质砾砂SGSIB良好级配好的粗砂SCWA＜5不良级配不好的粗砂SCPB良好级配好的含土粗砂SCW-SIA5～15%不良级配不好的含土粗砂SCP-SIB粗砂粒径大于0.5mm颗粒的质量超过总质量的50%＞15％—土质粗砂SCSIB良好级配好的中砂SMWA＜5不良级配不好的中砂SMPB良好级配好的含土中砂SMW-SIA5～15%不良级配不好的含土中砂SMP-SIB中砂粒径大于0.25mm颗粒的质量超过总质量的50%＞15％—土质中砂SMSIB良好级配好的细砂SFWB＜5不良级配不好的细砂SFPC细砂粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的85%5～15%／含土的细砂SF-SIC粗粒土砂类粉砂粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%/／粉砂SMC分类与分组现状表2-6“填料分类”定名分组表(细粒土)一级定名二级定名类别名称符号说明填料分组低液限粉土MLIp＜10，ωL＜40%C粉土类(M)高液限粉土MHIp＜10，ωL≥40%D低液限粉质黏土CLM10＜Ip≤17，ωL＜40%C高液限粉质黏土CHM10＜Ip≤17，ωL≥40%D低液限黏土CLIp＞17，ωL＜40%C黏土类(C)高液限黏土CHIP＞17，ωL≥40%0102030405060020406080100120液限ωL（%）塑性指数IPA线IP=0.63(ωL-20)B线ωL=40%CLMLCHMHABD细粒土有机土WU有机质含量大于5%E1.1分类与分组现状•“填料分类”定名后，即可根据填料的工程性质和适用性进行“填料分组”。•以填料的剪切强度、可压实性、压缩性、对气候环境的敏感性等为依据，将填料分为A、B、C、D、E共五组。•A组——优质填料•B组——良好填料•C组——一般填料•D组——不宜使用的差质填料•E组——严禁使用的劣质填料1.1分类与分组现状•A、B组填料多为强度较高、压缩性较小的块石、碎石、砾石、砂土和粗粒混合土等。•细粒土由于强度较低、压缩变形较大，均被归为C组和D组填料。•ωL＜40%时的黏土和粉土为C组填料。•ωL≥40%的黏土和粉土为D组填料。•有机土为E组填料。1.1分类与分组现状•粗粒混合土中的细粒含量对填料性质有影响，采用5%、15%、30%划分。•细粒含量＜5%，混合土受水的影响小，没有冻胀性，可作为渗水材料使用。•细粒含量在5～15%，在混合